本發(fā)明屬于測量，具體涉及一種深孔螺旋線纏角測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

1、深孔螺旋線加工方法是采用數(shù)控拉線機(jī)機(jī)床驅(qū)動主軸沿x方向的直線運動及圍繞x軸的旋轉(zhuǎn)，按照編制的螺旋曲線程序運動，從而加工出深孔螺旋槽，進(jìn)而形成螺旋線纏角。

2、纏角是膛線(深孔螺旋線加工后為膛線)展開后，膛線上某點的切線相對于內(nèi)膛軸線的夾角。測量纏度和纏角的方法如下：

3、1、測量纏距：將纏度膛線圍繞內(nèi)膛旋轉(zhuǎn)一周，沿軸線方向前進(jìn)的距離，即螺旋線的導(dǎo)程，用l表示。

4、2.測量直徑：用測量工具測量彈丸或彈頭的直徑，單位為英寸。

5、3.計算纏角：使用arctan函數(shù)計算纏角，公式為度數(shù)＝arctan(pix直徑/纏距)，其中直徑和纏距都已英寸為單位。

6、目前檢測手段是采用激光干涉儀、準(zhǔn)直儀、24面棱體等檢測儀器配以必要的專用量具、輔具在數(shù)控拉線機(jī)上通過對實際螺旋線上多個點測量，計算出各個測量點的x坐標(biāo)值；由于采用24面棱體，所以各點之間的轉(zhuǎn)角均是15°，這也就是實際β角值。再根據(jù)螺旋線纏角計算公式計算出各點之間的理論轉(zhuǎn)角。通過各點之間理論轉(zhuǎn)角與實際轉(zhuǎn)角計算出最大的轉(zhuǎn)角誤差，間接反映螺旋線纏角的精度誤差。

7、現(xiàn)有測量方式對檢測人員專業(yè)水平要求較高，測量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行二次處理及計算，操作復(fù)雜、檢測周期長、一致性較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種深孔螺旋線纏角測量裝置及測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)深孔螺旋線纏角的高效高精度測量。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明使用的技術(shù)解決方案是：

3、深孔螺旋線纏角測量裝置，包括：測量裝置、測量設(shè)備，測量裝置、測量設(shè)備之間通過線纜連接；測量設(shè)備包括：外殼、機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件，機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件安裝在外殼內(nèi)部，驅(qū)動組件和測量組件安裝在機(jī)架上；外殼兩端分別設(shè)置有前端蓋、后端蓋，前端蓋設(shè)置有前端蓋固定孔、前端蓋長孔，后端蓋設(shè)置有多個線纜插孔、后端蓋固定孔，外殼上部、下部分別設(shè)置有多對通槽，外殼前部和后部分別設(shè)置有多段弧形長孔；測量組件包括：傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀、擋板、連桿；機(jī)架前部設(shè)置有伺服轉(zhuǎn)臺，伺服轉(zhuǎn)臺內(nèi)部設(shè)置有伺服電機(jī)，后部設(shè)置有定位盤；機(jī)架前部、定位盤后部分別設(shè)置有多個銅螺柱；伺服轉(zhuǎn)臺中部設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸孔，定位盤中部設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸孔；c軸套裝在第一轉(zhuǎn)軸孔、第二轉(zhuǎn)軸孔內(nèi)，c軸兩端分別連接有傳感器ra、傳感器rb，c軸連接伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸；傳感器ra設(shè)置有ra軸，傳感器rb設(shè)置有rb軸，ra軸、rb軸的端部分別伸出弧形長孔；機(jī)架側(cè)部設(shè)置有激光測距儀，激光測距儀前端設(shè)置有激光探頭，擋板位于前端蓋前部，擋板設(shè)置有擋板通孔，連桿前端穿設(shè)在擋板通孔內(nèi)，后端穿過前端蓋長孔螺紋連接在激光測距儀前端；驅(qū)動組件包括：行走電機(jī)、驅(qū)動輪、從動輪、漲緊支架、漲緊輪、扭力彈簧、輪架，驅(qū)動輪、從動輪分別安裝在機(jī)架下部，行走電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)軸；漲緊支架連接在機(jī)架上部，多個輪架的下部鉸接在漲緊支架上，漲緊輪安裝在輪架上部，扭力彈簧安裝在輪架、漲緊支架之間；驅(qū)動輪、從動輪、漲緊輪伸出通槽，多個銅螺柱分別利用前端蓋固定孔、后端蓋固定孔連接前端蓋、后端蓋。

4、進(jìn)一步，測量裝置、測量設(shè)備、線纜放置在箱體內(nèi)，箱體內(nèi)安裝有散熱器，散熱器連接在測量裝置的側(cè)部，箱體的側(cè)邊鉸接有箱蓋。

5、進(jìn)一步，c軸分別與ra軸、rb軸垂直。

6、進(jìn)一步，用作電源接口的線纜插孔通過導(dǎo)線連接行走電機(jī)、伺服電機(jī)、傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀的電源端，用作信號接口的線纜插孔通過導(dǎo)線連接傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀的信號輸出端，線纜內(nèi)部的信號線、電源線通過插頭分別連接對應(yīng)的線纜插孔。

7、進(jìn)一步，外殼前部的多段弧形長孔位于同一個圓周上，后部的多段弧形長孔位于同一個圓周上。

8、進(jìn)一步，機(jī)架前部的多個銅螺柱位于伺服轉(zhuǎn)臺外側(cè)，定位盤后部端面的多個銅螺柱位于定位盤邊緣處。

9、深孔螺旋線纏角測量方法，包括：

10、將測量裝置、測量設(shè)備之間連接線纜，連桿后端穿過前端蓋長孔螺紋連接在激光測距儀前端，擋板固定在鋼管一端，測量設(shè)備推入鋼管內(nèi)，連桿前端穿過擋板通孔；

11、在測量裝置上設(shè)定鋼管的多個測量截面，給行走電機(jī)、伺服電機(jī)、傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀通電，行走電機(jī)帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動輪帶動測量設(shè)備行進(jìn)到第一個測量截面，ra軸、rb軸的端部位于螺旋線上，激光測距儀的激光探頭測量擋板位置；

12、驅(qū)動輪帶動測量設(shè)備向第二個測量截面移動，同時伺服轉(zhuǎn)臺的伺服電機(jī)帶動c軸轉(zhuǎn)動，c軸帶動傳感器ra、傳感器rb轉(zhuǎn)動，ra軸、rb軸在螺旋線上滑動；傳感器ra、傳感器rb測量第一個測量截面到第二個測量截面的旋轉(zhuǎn)角度，并將旋轉(zhuǎn)角度值發(fā)送到測量裝置；激光測距儀將第一個測量截面到第二個測量截面的移動距離值發(fā)送到測量裝置；根據(jù)多個測量截面之間的旋轉(zhuǎn)角度和移動距離得到螺旋線纏角。

13、優(yōu)選的，驅(qū)動組件的驅(qū)動輪、從動輪、漲緊輪分別抵在鋼管內(nèi)壁上下兩側(cè)，將測量設(shè)備定位在鋼管內(nèi)；后端蓋的線纜插孔連接線纜，線纜從鋼管引出連接到測量裝置。

14、優(yōu)選的，激光探頭發(fā)射的激光從前端蓋長孔穿過照射到擋板上，測量測量截面之間的距離和測量截面的位置。

15、優(yōu)選的，如果第二個測量截面不是最后一個測量截面，驅(qū)動輪帶動測量設(shè)備繼續(xù)向下一個測量截面移動，重復(fù)測量過程；如果測量截面是最后一個測量截面，則測量完成，控制測量設(shè)備移出鋼管。

16、本發(fā)明技術(shù)效果包括：

17、本發(fā)明的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)深孔螺旋線纏角高效高精度測量。機(jī)架對驅(qū)動組件和測量組件支撐固定，實現(xiàn)了測量設(shè)備對鋼管不同位置的測量，c-r軸測量機(jī)構(gòu)對鋼管內(nèi)部進(jìn)行同軸偏轉(zhuǎn)角度測量，z軸測量機(jī)構(gòu)對鋼管內(nèi)部進(jìn)行深度測量。

18、通過由私服轉(zhuǎn)臺、c軸、傳感器ra、傳感器rb、ra軸和rb軸組成的c-r軸測量機(jī)構(gòu)，伺服轉(zhuǎn)臺用于驅(qū)動c軸，而c軸兩端安裝的傳感器ra和傳感器rb，傳感器ra上部設(shè)置的ra軸，傳感器rb上部設(shè)置的rb軸，確保c-r同軸測量螺旋線纏角的幾何量。

19、通過激光測距儀、連桿、擋板和從動輪組成的z軸測量機(jī)構(gòu)，靠近激光探頭的一端通過連桿設(shè)置有擋板，便于激光探頭測量鋼管不同深度。

20、通過漲緊輪、扭力彈簧安裝在機(jī)架的上部，使得測量設(shè)備放入鋼管內(nèi)部時，漲緊輪對鋼管內(nèi)壁的擠壓，實現(xiàn)測量設(shè)備穩(wěn)定安裝在鋼管內(nèi)部。

技術(shù)特征：

1.一種深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，包括：測量裝置、測量設(shè)備，測量裝置、測量設(shè)備之間通過線纜連接；測量設(shè)備包括：外殼、機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件，機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件安裝在外殼內(nèi)部，驅(qū)動組件和測量組件安裝在機(jī)架上；外殼兩端分別設(shè)置有前端蓋、后端蓋，前端蓋設(shè)置有前端蓋固定孔、前端蓋長孔，后端蓋設(shè)置有多個線纜插孔、后端蓋固定孔，外殼上部、下部分別設(shè)置有多對通槽，外殼前部和后部分別設(shè)置有多段弧形長孔；測量組件包括：傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀、擋板、連桿；機(jī)架前部設(shè)置有伺服轉(zhuǎn)臺，伺服轉(zhuǎn)臺內(nèi)部設(shè)置有伺服電機(jī)，后部設(shè)置有定位盤；機(jī)架前部、定位盤后部分別設(shè)置有多個銅螺柱；伺服轉(zhuǎn)臺中部設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸孔，定位盤中部設(shè)置有第二轉(zhuǎn)軸孔；c軸套裝在第一轉(zhuǎn)軸孔、第二轉(zhuǎn)軸孔內(nèi)，c軸兩端分別連接有傳感器ra、傳感器rb，c軸連接伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸；傳感器ra設(shè)置有ra軸，傳感器rb設(shè)置有rb軸，ra軸、rb軸的端部分別伸出弧形長孔；機(jī)架側(cè)部設(shè)置有激光測距儀，激光測距儀前端設(shè)置有激光探頭，擋板位于前端蓋前部，擋板設(shè)置有擋板通孔，連桿前端穿設(shè)在擋板通孔內(nèi)，后端穿過前端蓋長孔螺紋連接在激光測距儀前端；驅(qū)動組件包括：行走電機(jī)、驅(qū)動輪、從動輪、漲緊支架、漲緊輪、扭力彈簧、輪架，驅(qū)動輪、從動輪分別安裝在機(jī)架下部，行走電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)軸；漲緊支架連接在機(jī)架上部，多個輪架的下部鉸接在漲緊支架上，漲緊輪安裝在輪架上部，扭力彈簧安裝在輪架、漲緊支架之間；驅(qū)動輪、從動輪、漲緊輪伸出通槽，多個銅螺柱分別利用前端蓋固定孔、后端蓋固定孔連接前端蓋、后端蓋。

2.如權(quán)利要求1所述的深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，測量裝置、測量設(shè)備、線纜放置在箱體內(nèi)，箱體內(nèi)安裝有散熱器，散熱器連接在測量裝置的側(cè)部，箱體的側(cè)邊鉸接有箱蓋。

3.如權(quán)利要求1所述的深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，c軸分別與ra軸、rb軸垂直。

4.如權(quán)利要求1所述的深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，用作電源接口的線纜插孔通過導(dǎo)線連接行走電機(jī)、伺服電機(jī)、傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀的電源端，用作信號接口的線纜插孔通過導(dǎo)線連接傳感器ra、傳感器rb、激光測距儀的信號輸出端，線纜內(nèi)部的信號線、電源線通過插頭分別連接對應(yīng)的線纜插孔。

5.如權(quán)利要求1所述的深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，外殼前部的多段弧形長孔位于同一個圓周上，后部的多段弧形長孔位于同一個圓周上。

6.如權(quán)利要求1所述的深孔螺旋線纏角測量裝置，其特征在于，機(jī)架前部的多個銅螺柱位于伺服轉(zhuǎn)臺外側(cè)，定位盤后部端面的多個銅螺柱位于定位盤邊緣處。

7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的深孔螺旋線纏角測量裝置的深孔螺旋線纏角測量方法，其特征在于，包括：

8.如權(quán)利要求7所述的深孔螺旋線纏角測量方法，其特征在于，驅(qū)動組件的驅(qū)動輪、從動輪、漲緊輪分別抵在鋼管內(nèi)壁上下兩側(cè)，將測量設(shè)備定位在鋼管內(nèi)；后端蓋的線纜插孔連接線纜，線纜從鋼管引出連接到測量裝置。

9.如權(quán)利要求7所述的深孔螺旋線纏角測量方法，其特征在于，激光探頭發(fā)射的激光從前端蓋長孔穿過照射到擋板上，測量測量截面之間的距離和測量截面的位置。

10.如權(quán)利要求7所述的深孔螺旋線纏角測量方法，其特征在于，如果第二個測量截面不是最后一個測量截面，驅(qū)動輪帶動測量設(shè)備繼續(xù)向下一個測量截面移動，重復(fù)測量過程；如果測量截面是最后一個測量截面，則測量完成，控制測量設(shè)備移出鋼管。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種深孔螺旋線纏角測量裝置，包括：測量裝置、測量設(shè)備，測量裝置、測量設(shè)備之間通過線纜連接；測量設(shè)備包括：外殼、機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件，機(jī)架、驅(qū)動組件和測量組件安裝在外殼內(nèi)部，驅(qū)動組件和測量組件安裝在機(jī)架上。本發(fā)明還公開了一種深孔螺旋線纏角測量方法。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)深孔螺旋線纏角的高效高精度測量。

技術(shù)研發(fā)人員：李增勛,任慧民,王艷超,張賀清,劉慶君,張宇庭,于兵,李挺,王智杰,徐慧,楊健,李婷,白燕芳,宋春龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21